Energy spectrum of cascade showers generated by cosmic ray muons in water
用切伦科夫水量能器（CWC）NEVOD测量了水中μ子级联簇射产生的切伦科夫辐射的空间分布。这一结果允许改进的技术处理叶栅簇射与未知轴的CWC响应分析的手段。讨论了高能量级联簇射事件的选择和参数重建技术。本文给出了宇宙线μ子在大天顶角下产生的能量范围为100 GeV - 20 TeV的级联簇射谱的初步测量结果及其与预期的比较。
2017-01-16 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Identification of the primary mass of inclined cosmic ray showers from depth of maximum and number of muons parameters
在目前的工作中，我们进行了研究的混合探测器采用荧光望远镜和粒子探测器在地面上使用模拟数据的高能宇宙射线质量识别能力。它涉及到分析广泛的阵雨与天顶角超过60度，利用联合分布的最大深度和μ子大小在地面水平作为质量鉴别参数。的相关性和灵敏度的主要质量进行了研究。两种不同的技术-聚类算法和神经网络-采用分类的大规模身份的事件的基础上。典型的识别性能的实现结果的报告和讨论。该分析可以以非常直接的方式扩展到垂直簇射，或者可以补充来自不同类型探测器的额外的可分辨观测值。
2013-06-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Calculation of rescaling factors and nuclear multiplication of muons in extensive air showers
从领先的宇宙线实验获得的最新结果表明，使用LHC调谐强子相互作用模型的模拟低估了大量的空气簇射中的μ子的数量相比，实验数据。这就是所谓的μ子赤字问题。确定空气簇射中μ子分量对于推断初级粒子的质量至关重要，而初级粒子的质量又是确定超高能宇宙射线源的关键因素。本文提出了一种新的方法来推导探测器中μ子信号，该方法利用总的重建信号与模拟信号之间的差与天顶角基本无关，而是取决于初级宇宙射线的质量这样的方法不仅提供了一个机会来测试/校准强子相互作用模型，而且还得到了$β$指数，它描述了一个簇射中的μ子数量的增加作为一个函数的能量和质量的初级宇宙线。详细的模拟显示了$β$指数对强子相互作用性质的依赖性，因此确定这个参数对于理解μ子亏损问题是很重要的。我们验证了EPOS-LHC和QGSJetII-04强子相互作用模型的蒙特卡罗模拟的方法，并表明，这种方法使我们能够恢复EPOS-LHC和QGSJetII-04之间的μ子信号的比例和平均$β$指数的研究系统，在不到百分之几。这是分析中包括的每个初级的μ子信号的良好恢复的结果。
2023-01-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Muon number rescaling in simulations of air showers
使用LHC调谐的强子相互作用模型（如EPOS-LHC和QGSJetII-04）预测的广泛空气簇射中的μ子数量小于领先的宇宙线实验记录的簇射中观察到的数量。在本文中，我们提出了一种新的方法来获得μ子重标度因子通过分析模拟阵雨的重建。所使用的z变量（探测器中初始模拟和重建的总信号的差异）与μ子信号有关，大致与天顶角无关，但取决于初级宇宙射线的质量。该方法的性能进行了测试，使用Monte Carlo簇射模拟的混合探测器的皮埃尔俄歇天文台。有一个单独的z值从每个模拟的混合事件，相应的信号在1000米从淋浴轴，并使用模拟淋浴的μ子分数的参数化，我们可以计算的μ子信号的乘法重新缩放参数在地面探测器，即使是一个单独的事件。我们还可以研究它作为天顶角和初级宇宙线质量的函数的依赖性。这不仅提供了一种可能性，以测试/校准的强子相互作用模型，但也得到的$β$指数，描述的μ子的数量增加作为一个函数的初级能量和宇宙射线的质量。详细的模拟显示了$β$指数对强子相互作用性质的依赖性，因此确定这个参数对于理解μ子亏损问题是很重要的。
2021-08-17 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Estimation of the number of muons with muon counters
宇宙射线的起源和性质仍然不确定。然而，由于当前和最近的宇宙线观测站提供的高质量数据，近年来取得了很大的进展。宇宙射线通量随着能量的增加而快速减少，对于能量为$\gtrsim 10^{15}$ eV的粒子，使用地面探测器对这些高能粒子进行研究。这些探测器能够探测宇宙射线与地球大气分子相互作用产生的大气空气簇射。可以帮助理解宇宙射线起源的最重要的可观测量之一是作为初级能量的函数的成分分布。由于初级粒子不能直接观测到，它的化学成分必须从对初级质量非常敏感的簇射参数中推断出来。两个参数更敏感的组成的主要是大气层的深度的簇射最大和μ子含量的簇射。过去和现在的宇宙射线观测站一直使用μ介子计数器，主要目的是测量簇射的μ介子含量。出于这一事实，在这项工作中，我们详细研究的μ子的数量估计击中μ子计数器，这是有限的计数器的段数和堆积效应。我们认为作为研究案例的μ介子计数器与分段对应的地下μ介子探测器的皮埃尔俄歇天文台，目前正在采取的数据，和一个对应的μ介子计数器的AGASA天文台，停止采取数据在2004年。
2021-02-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Exploiting the geomagnetic distortion of the inclined atmospheric showers
我们提出了一种新的方法来确定超高能宇宙射线的性质，利用地磁偏差的μ子在近水平簇射。μ子在地平面上的分布可以通过一个简单的参数化来描述，它提供了一些与$X^μ_\mathrm{max}$（最大μ子产生的深度）紧密相关的形状参数，而$X^μ_\mathrm{max}$是与通常的参数$X_\mathrm{max}$（簇射最大发展的深度）紧密相关的质量指标。我们表明，强子模型的预测，可以设置一些限制，特别是通过结合地磁畸变与标准测量的纵向剖面。我们讨论所需的精度，以获得显着的结果，我们提出了一个示意性的布局检测器。
2015-08-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
A phenomenological model of the muon density profile on the ground of very inclined air showers
超高能宇宙射线在地球大气层中产生广泛的空气簇射。重建超高能宇宙射线能量的标准方法是用地面探测器阵列对空气簇射地面上粒子密度的横向分布进行采样。对于具有大倾角的宇宙射线，这种重建是基于在地面上观察到的μ子密度的横向轮廓的模型，该模型适合于在单个表面探测器中观察到的μ子密度。这项任务的最佳模型来自详细的蒙特卡罗模拟的空气淋浴的发展。我们提出了一个唯象的参数化方案，它允许直接从一组单独的蒙特卡罗模拟空气簇射拟合的μ子密度的平均横向分布的模型。该模型以高精度再现了详细的模拟。作为一个例子，我们生成了一个μ子密度模型，该模型在能量范围1e18 eV < E < 1e20 eV和天顶距范围60度<θ < 90度内是有效的。我们将进一步展示一种方法，以加快模拟这样的μ子配置文件的三个数量级，如果只有在淋浴的μ子感兴趣。
2010-06-28 astro-ph.IM
A Radio Air-Shower Test Array (RASTA) for IceCube
在本文中，我们探讨的可能性，以补充宇宙线物理程序的冰立方天文台与扩展表面阵列的无线电天线。地面上的空气簇射取样和地下的μ子量热法相结合提供了巨大的科学潜力：可以通过否决地面上的空气簇射来提高地平线以上的中微子灵敏度，光子诱导的空气簇射可以通过其小μ子分量来识别，并且对地面上的粒子密度和μ子分量的同步测量提供了关于初级通量组成的有用信息。所有这些分析都是用现有的IceTop阵列进行的。然而，IceTop的足迹是小的相比，接受的InIce传感器阵列，这严重限制了立体角重合测量，需要一个扩展的表面空气簇射探测器。正如LOPES实验所证明的那样，通过地球同步辐射测量空气簇射已成为一种可行且具有成本效益的方法。RASTA项目的科学案例-一个专用的无线电阵列寻求利用这种方法在南极-介绍。
2010-10-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
Muons in air showers at the Pierre Auger Observatory: Measurement of atmospheric production depth
皮埃尔·俄歇天文台的表面探测器阵列提供了关于广泛的空气簇射的μ子分量的纵向发展的信息。利用来自远离簇射核心的表面探测器的闪光模数转换器迹线的定时信息，可以重建μ子产生深度分布。我们的特点是善的天顶角约60度的重建。以及初级粒子的不同能量从这些分布中，我们定义X（mu）max为沿簇射轴的深度，其中μ子的产生达到最大值。我们探讨了X（mu）max作为一个有用的观测量来推断超高能宇宙射线的质量组成的潜力。同样，我们评估了它约束强子相互作用模型的能力。
2015-08-11 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Reconstruction of air shower muon lateral distribution functions using integrator and binary modes of underground muon detectors
本文提出两种基于地下μ子探测器μ子计数重建空气簇射粒子密度的新方法，并通过蒙特卡洛模拟与皮埃尔·俄歇观测站数据验证其低偏差、低标准差优势，且优于已有方法。
2024-01-22 astro-ph.IM
Detection of vertical muons with the HAWC water Cherenkov detectors and its application to gamma/hadron discrimination
HAWC天文台重建了由非常高能量的初级宇宙射线或伽马射线引起的大气簇射。具有强子性质的宇宙射线比初级伽马射线的频率高出几个数量级，因此有必要对每个事件进行最佳的伽马-强子鉴别，以便能够调查伽马射线天空。单个垂直μ介子在300个HAWC探测器中产生非常典型的信号。特别是，那些事件产生的信号，在四个PMT的坦克对应于μ子穿越坦克的中心区域。在这种情况下，存在最大信号也是最早到达的相关性，这是由于切伦科夫光发射的几何形状以及相对论性μ子比介质中的光传播得更快的事实。这种模式不同于电子、正电子和低能伽马在水箱水的第一米处淋浴的模式，这是典型的电磁淋浴。在这项工作中，我们探讨了是否在空气淋浴有可能识别μ子信号，这是否可以帮助在伽马/强子歧视的记录事件。
2017-08-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Underground neutron events at Tien Shan and the properties of the $10^{14}-10^{17}$ eV EAS muonic component
在海拔3340米的天山宇宙线站，研究了2000 g/cm $^2$厚岩石吸收体的多次中子产生事件。从实验和Geant 4模拟的中子多重性谱的比较，可以看出，这些事件的大部分可以解释为宇宙射线μ子与中子探测器内部材料的相互作用。地下中子监测器与天山簇射探测器系统同步运行时，发现在初级宇宙线能谱拐点的能量范围内，似乎与地下中子事件的产生有关的大范围空气簇射的μ子分量的特性确实发生了明显的变化。当中子信号在簇射粒子阵面通过后仅出现$\sim$（100--1000）\，$μ$ s时，探测到一些特殊的簇射事件，这可能意味着在这些事件中存在相应的μ子通量延迟。
2019-12-31 astro-ph.HE astro-ph.IM
Muons as a tool for background rejection in imaging atmospheric Cherenkov telescope arrays
在宇宙射线质子和原子核引发的空气簇射中存在μ介子，这是一个很好的工具，可以将这种簇射与伽马射线引发的簇射区分开来。然而，到目前为止，这种方法已被充分利用，只有地面粒子探测阵列。在这篇文章中，我们探讨了使用切伦科夫光从μ子作为背景抑制工具成像大气切伦科夫望远镜阵列在最高能量的可行性。我们采用的切伦科夫光从个别μ子的分析模型，允许快速模拟大量的阵雨在混合模式。这允许在计算时间方面以可接受的成本探索非常高的背景抑制功率状态。我们发现，对于非常大的望远镜（$\gtrsim$ 20米直径），有效的识别μ子将提供一个重大的改进，相对于标准的背景抑制技术在能量超过几十TeV。
2021-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
On the Estimation of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers Using the Steepness Parameter of the Lateral Distribution of Cherenkov Radiation
利用蒙特卡罗模拟的广泛的空气阵雨，我们表明，最大深度的阵雨，$X_{max}$可以估计使用$P=Q(100)/Q(200)$，在100和200米的簇射核心，这是已知的切伦科夫辐射在地面上的横向分布的陡度参数的切伦科夫光子密度的比率。一个简单的二次模型已拟合到一组数据从模拟广泛的空气淋浴，有关的陡度参数和淋浴的最大深度。然后在另一组模拟淋浴器上对该模型进行了测试。模拟的阵雨的实际最大深度与从切伦科夫光的横向分布获得的最大深度之间的平均差约为9 $g/cm^2$。此外，一个更直接的估计从$P$的初始粒子的质量的可能性进行了研究。这两个量之间的指数关系已被拟合。将该模型应用到另一组簇射中，我们发现初级粒子的估计质量与实际质量之间的平均差异小于0.5原子质量单位。
2021-06-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Potential for measuring the longitudinal and lateral profile of muons in TeV air showers with IACTs
μ子在地球大气中的强子广泛空气簇射（EAS）中大量产生，并被粒子空气簇射探测器用作识别引发EAS的初级宇宙射线的手段。成像大气切伦科夫望远镜（IACTs），设计用于探测γ射线启动EAS的甚高能（VHE）γ射线天文学的目的，受到一个相当大的背景信号，由于强子EAS。虽然强子EAS通常被拒绝用于伽马射线分析目的，但在这种簇射中产生的单个μ子在IACT中产生清晰可识别的信号，μ子图像通常被保留并用于校准目的。对于具有立体触发器的IACT阵列，当μ子触发一台望远镜时，IACT阵列中的其他望远镜通常会检测到相关的强子EAS。我们首次展示了IACT阵列的竞争力测量的μ子含量的空气簇射，其横向分布和纵向剖面的生产倾斜高度在TeV的能量范围内的潜力。这些信息可以为强子相互作用模型提供有用的输入。
2019-03-28 astro-ph.IM hep-ex
Muons as a tool for background rejection in Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope arrays
在宇宙射线质子和原子核引发的空气簇射中，μ介子的存在被公认为是将这种簇射与伽马射线引发的簇射分开的有力工具。然而，到目前为止，这种方法已被充分利用，只有地面粒子探测阵列。我们探讨了使用切伦科夫光μ子作为背景抑制工具成像大气切伦科夫望远镜阵列在最高能量的可行性。我们采用的切伦科夫光从个别μ子的分析模型，允许快速模拟大量的阵雨在混合模式。这使我们能够以可接受的计算时间成本探索非常高的背景抑制功率范围。我们表明，非常大（$\gtrsim$ 20米镜直径）的望远镜，有效的识别μ子光可能会导致高达10 $^{-5}$的背景抑制水平，同时保持高效率的伽马射线。虽然在成像切伦科夫望远镜阵列的数据分析中有效利用μ子切伦科夫光仍然存在许多挑战，但我们的研究表明，对于至少包含一个大型望远镜的阵列，这是一个非常值得努力的工作。
2021-11-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction of air shower muon densities using segmented counters with time resolution
尽管在过去的几十年里进行了大量的实验努力，超高能宇宙射线的起源仍然是未知的。确定这些高能粒子来自何处的关键天体物理信息由它们的化学成分提供。众所周知，一种非常敏感的初级粒子类型的示踪剂是由宇宙射线与空气分子相互作用产生的簇射中的μ介子含量。我们引入了一个似然函数来重建粒子密度使用分段检测器与时间分辨率。作为这种通用方法的一个例子，我们使用一系列计数器（如皮埃尔俄歇天文台的探测器之一AMIGA）来拟合地平面上的μ子分布。对于这种特殊情况下，我们比较重建性能与以前的方法。使用新技术，可以重建比以前更多的事件。此外，测量的μ介子数量的统计不确定性降低，允许更好地区分宇宙射线的初级质量。
2016-06-08 astro-ph.IM
The muon deficit problem: a new method to calculate the muon rescaling factors and the Heitler-Matthews beta exponent
使用目前的强子相互作用模型对广泛的空气簇射进行的模拟预测，与空气簇射实验中观察到的事件相比，μ子的数量太少，这被称为μ子赤字问题。在这项工作中，我们提出了一种新的方法来计算的因子，通过蒙特卡罗模拟获得的μ子信号必须重新调整，以匹配的数据，以及从海特勒-马修斯模型的β指数，管理的μ子的数量发现在广泛的空气淋浴作为一个函数的质量和能量的初级宇宙线。这种方法使用所谓的z变量（总重建信号和模拟信号之间的差异），它与μ子信号有关，大致与天顶角无关，但取决于初级宇宙射线的质量。使用QGSJetII-04构建的模拟数据集，我们表明，这样的方法允许我们使用EPOS-LHC强子模型生成的Monte-Carlo事件从该数据集再现平均μ子信号，准确度优于6%。作为一个结果的μ介子信号的良好恢复，包括在分析中，也可以得到β指数的精度小于1%的研究系统。详细的模拟表明β指数依赖于强子相互作用性质，因此确定这个参数是很重要的理解μ子赤字问题。
2023-02-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Simulating Geomagnetic Effects on Muons in Extensive Air Showers for the EUSO-SPB2 Mission
针对EUSO-SPB2任务，模拟μ子在地磁场中偏转对广延大气簇射的影响，发现切伦科夫信号可分离μ子成分，但尚无法确定CT能否观测到该效应。
2023-10-11 astro-ph.IM physics.space-ph
Exploration of a 100 TeV gamma-ray northern sky using the Tibet air-shower array combined with an underground water-Cherenkov muon-detector array
为了观测10 - 1000 TeV能量范围内的宇宙伽马射线，我们提出了一个10000 m^2的地下水切伦科夫μ子探测器（MD）阵列，该阵列与西藏空气簇射（AS）阵列一起工作。通过利用伽马射线引起的空气簇射与宇宙射线引起的空气簇射相比含有少得多的μ子这一事实，预计西藏AS阵列对10 TeV以上的天体伽马射线信号的灵敏度将有显着提高。我们进行了详细的蒙特卡罗模拟，以评估西藏AS+MD阵列对天体TeV γ射线信号的可达到的灵敏度。根据模拟结果，西藏AS+MD阵列将能够拒绝99.99%的100 TeV的背景事件，保留83%的伽马射线事件。在20 - 100 TeV附近，西藏AS+MD阵列的灵敏度将比目前的西藏AS阵列好约20倍。西藏AS+MD阵列将测量天体TeV伽马射线源的方向及其能谱的截止点。此外，Tibet AS+MD阵列将与成像大气切伦科夫望远镜以及费米伽马射线太空望远镜和朱雀和MAXI等X射线卫星一起进行多波长观测，并对源进行形态学研究，以寻求宇宙射线加速机制的强子性质的证据。
2009-07-27 astro-ph.IM
Electron muon identification by atmospheric shower and electron beam in a new concept of an EAS detector
我们目前的结果表明，时间分辨率和$μ$ /e分离能力与一个新的概念的EAS探测器能够测量大天顶距到达的宇宙射线。这种探测器被设计成一个大面积（几平方公里）的表面阵列的一部分，该阵列设计用于使用掠地技术测量超高能（10-200 PeV）$τ$中微子。一个标准，以确定电子-γ射线也示出和粒子识别能力进行了测试，符合在德国卡尔斯鲁厄的KASKADE-GRANDE实验的测量。
2015-01-14 astro-ph.IM physics.ins-det
Machine learning pipeline for identifying tracks of muons and hadrons at GRAPES-3 muon telescope
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究针对GRAPES-3缪子望远镜中缪子和强子径迹识别问题，利用CORSIKA模拟质子簇射及Geant4探测器模拟，通过单粒子分类和多粒子分类的GNN建模及深度学习回归模型，实现粒子径迹区分与数量估计。
2026-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Flavor revolution at ICECUBE horizons?
最近（2013年5月至11月），ICECUBE提出了最高能量的中微子事件。所有这些事件中的大多数（21）是级联簇射，其通量相对于其他较低能量的大气中微子成分表现出急剧的硬化，这些事件表明地外中微子（主要是nu e，nu tau）的注入，形成级联。ICECUBE声称，这些事件的三分之一（10：6+5：0 3：6）必须是预期的向下μ子和/或大气中微子（μ子轨道占主导地位）的踪迹：这种情况发生的概率非常低，约为0.1- 0.5%。如果几乎所有的28个事件都是由到达我们的非相干态的外星源引起的，那么这个悖论可能会减轻。乍一看，如果能量最高的事件E nu > 60 TeV（17个簇射对4个μ子轨道）大多是外星性质的，那么也可能出现部分解决方案。然而，这个解决方案留下了问题，早期的30 - 60 TeV的能量区域，其8个簇射与3个轨道与大多数附近的大气中微子信号处于紧张状态，通过TeV能量的急剧差异（如深核所示），由10个中微子（μ子）事件超过簇射。这种令人困惑的（快速的）味道从TeV到几十TeV的雨和μ子中微子的缺失的大气nu μ子通量的转变有着深刻的后果。在南极的一些级联阵雨事件也可能测试TeV以上的nu味道变化，直到几十TeV信号的罕见变化。在山或地球表面由UHE nu tau引起的更高能量EeV tau空气簇射，同时作为AUGER阵列掠过陆地地面可能仍然很罕见，但相关的水平向上PeV …
2014-02-27 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Astronomia di Posizione per Muoni, Algoritmi per foglio elettronico (Positional Astronomy for Muons, Algorithms for electronic spreadsheet)
利用具有良好跟踪能力的多间隙电阻板室（MRPC）对极端能量事件计划中的宇宙射线空气簇射中的μ子进行了探测。这些μ子望远镜位于意大利各地的高中。大范围的空气簇射的探测是通过两个遥远的望远镜之间的时间重合来完成的。μ子入射方向的矢量分量是已知的，它们到达探测器的UTC时间也是已知的。给出了计算μ子入射方向的天体（赤道和银河）坐标的方法。这一程序可以恢复银河系或河外的极端高能宇宙射线源，这些射线产生如此广泛的空气簇射。工作表文件（muoni.xls或EEEtest.xls）包含一个模拟器，以生成相同格式的数据。这种介绍性的方法，位置天文学的μ子，也有用的中微子，是通过解释公式和交互式工作表，定制的数据格式的中微子（http：//www.centrofermi.it/eee/）。
2012-01-05 astro-ph.IM hep-ex
